Moderne Testlösungen für die Mobilität von morgen. Battery-News.de im Gespräch mit Uwe Krummenoehler, Vorstand/COO der KRATZER AUTOMATION AG

Autor: Die Redaktion

Veröffentlicht am: 27.11.2020

Battery-News.de sprach mit Uwe Krummenoehler, Vorstand/COO der KRATZER AUTOMATION AG und Experte mit langjähriger Erfahrung im Bereich Testsysteme für die Automobilindustrie, über die Bedeutung und Anforderungen an die Batterieprüfung bei der Entwicklung moderner batterieelektrischer Fahrzeugkonzepte.

Redaktion: Herr Krummenoehler, können Sie uns erzählen, wie Sie zur Batterietechnik gefunden haben und wie sich das Thema bei Ihnen im Haus bis heute entwickelt hat?

Krummenoehler: KRATZER AUTOMATION entwickelt seit 40 Jahren Software für Automatisierungsprozesse und seit einem Vierteljahrhundert auch Automatisierungslösungen für den Bereich Automotive Testing. Anfangs haben wir uns als ehemaliger Nischenanbieter ausschließlich Sonderaufgaben gewidmet. Als einer der ersten waren wir dann bei den „Sonderprüfständen“ für E-Mobility mit dabei. Vor zehn Jahren entwickelten wir uns in enger Zusammenarbeit mit einem OEM von diesen Sondertests/Sonderteststationen für Batterien über Projekte mit diversen OEM TIER 1 zu einem der weltweit führenden Anbieter für Test-/Prüfaufgaben im Bereich E-Mobility mit starkem Fokus auf Batterien, aber auch auf E-Powertrain, Fuel Cell, etc.

Redaktion: Sie sind spezialisiert auf Prüfsysteme und bieten im speziellen Prüfgeräte für Batterien an. Welche Arten der Prüfung werden dabei mit Ihren Geräten abgebildet? Welche Batterietests sind am gängigsten, d.h. wofür wurde Ihre Technologie ausgelegt?

 Krummenoehler: Wir stellen Testsysteme und integrierte Prüfstandslösungen für die Mobilität von morgen bereit. Batterien spielen hierbei natürlich eine zentrale Rolle und wir bieten in diesem Kontext Lösungen für alle Integrationsformen an, von der Zelle über Module bis hin zu Packs. Eine wichtige Anwendung sind zum Beispiel Dauerlaufhaltbarkeits-/Alterungstests, die wir in großen Prüffeldern durchführen – quasi „Test Fabriken“, die voll automatisiert laufen. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Funktionssicherung. Und natürlich bieten unsere Testsysteme und Prüfstandslösungen ein optimales Entwicklungswerkzeug, das die Time-To-Market wesentlich verkürzt. Als logische Konsequenz begleiten wir unsere Kunden mit unseren Lösungen von der Entwicklung, über die Validierung, bis hin zu unseren End-of-Line Stationen, die produktionsbegleitend für die Fertigungs-/Montageprüfung verwendet werden.

Redaktion: Welche Bedeutung hat in Ihren Augen generell die Prüfung von Batterien bei der Entwicklung selbiger?

 Krummenoehler: Wir stehen in regem Austausch mit unseren Kunden bezüglich der Anforderungen an unsere Testsysteme. Daher wissen wir, dass insbesondere die Prüfung der Zellchemie in der Praxis, also die tatsächliche Reaktion während der Beanspruchung im zukünftigen Einsatzgebiet „Fahrzeug“, eine zentrale Rolle spielt und somit die Validierung der Simulation gegeben sein muss. Nicht zu vernachlässigen ist auch die Analyse der Produktionsschwankungen bei den Zellen und Modulen, beziehungsweise des Gesamtsystems „Batterie“ inklusive der Battery Management Systeme (BMS).

Redaktion: Können Sie uns einen Einblick geben, in welcher Genauigkeit Batteriezellen und -systeme heutzutage geprüft werden können und müssen?

 Krummenoehler: Unsere Prüfsysteme sind derart genau, dass wir den Einfluss des Stromverbrauchs der Sense-Spannungsmessung sehen und kompensieren müssen. Das ist insbesondere bei Langzeittests ein Thema. Diese Genauigkeit wird von unseren anspruchsvollen Kunden erwartet und gefordert. Des Weiteren erfüllen wir die Erwartungen unserer Kunden an das dynamische Verhalten unserer Prüfsysteme, mit denen die Batterie in Bezug auf Laden/Entladen im dynamischen Betrieb in maximaler Realitätsnähe simuliert wird.

Redaktion: In wieweit ist es heute schon möglich Prüfvorgänge voll- oder teilautomatisiert zu bewältigen? Wie kann man sich den modernen Prüfvorgang vorstellen?

 Krummenoehler: Der Grad der Automatisierung steigt stetig, wobei besonders der Dauerlaufhaltbarkeits-/ Alterungstest von Anbeginn an automatisiert abläuft. Heute schon ist die Automatisierung der Test-Einlastung, der Prüfstandsfähigkeiten und Kapazitäten gegeben, doch es gibt nun auch bereits erste automatisierte Anwendungen und Bewertungen der Testdaten/Testergebnisse. Schlüssel ist hierbei unsere Software testXplorer, mit der wir auch die Verwaltung von Prüfständen diverser Drittanbieter übernehmen, sowie deren Messdaten verwalten und analysieren.

 Redaktion: Die Prüfung von Batterien, insbesondere bei elektrischen Leistungstests, birgt Gefahren. Wie kontrollieren Sie diese Gefahren in ihren Geräten?

 Krummenoehler: In Abhängigkeit von den Testaufgaben und dem Entwicklungsstand der Prüflinge bieten wir unseren Kunden verschiedene Lösungspakete; zum Beispiel druckfeste Prüfkammern mit N2 Inertisierung, Wassersprinkler oder Nebel- und Gasabführung für frühe Entwicklungsstufen mit höherem Potenzial für Fehlverhalten der Prüflinge. Für seriennahe Prüflinge reicht meist ein einfacher Prüfraum mit üblicher Sicherheitstechnik. Die jeweils nötigen Anforderungen erarbeiten wir mit unseren Kunden in einer umfangreichen Risikoanalyse, in der sowohl der Prüfling, als auch die durchzuführenden Tests und nicht zuletzt gebäudeseitige Rahmenbedingungen berücksichtigt werden.

 Redaktion: Aktuell gibt es drei dominierende Zellformate in der Batterietechnik, die Pouchzelle, die prismatische Zelle und die Rundzelle. Welche Unterschiede gibt es in Bezug auf die Zellformate bei der Prüfung?

 Krummenoehler: Unterschiede gibt es bei der Montage bzw. Einspannung des Prüflings innerhalb der Prüfzelle mit besonderem Augenmerk auf die Kontaktierung, da es hier beispielsweise durch Übergangswiderstände zu Temperaturerhöhung und / oder Verfälschung der Messergebnisse kommen kann.

 Redaktion: Immer wichtiger wird das Thema der Energieeffizienz. Wie gestalten Sie effektive Prüfungen, die zum einen die nötige Testgenauigkeit erbringen aber zum anderen auch energieeffizient sind?

Krummenoehler: Unsere Systeme können ins Netz zurückspeisen. Insbesondere bei Zell- und Modultestern hängen unsere DC-Module an einem gemeinsamen Zwischenkreis, über den die Energie von ladenden und entladenden Prüfschritten direkt ausgetauscht wird, ohne dass das Netz belastet wird. Betriebskosten können somit durch geringen Einspeisebedarf gesenkt werden. Heutige Prüfzentren, also Testfabriken für Batterien, haben virtuelle Anschlussleistungen, die vom Energieversorger nicht erfüllbar sind. Daher nutzen wir aus der Vorschau der anstehenden Tests aller Prüfstände unseren Load-Balancer im testXplorer, um die Tests ggf. zeitlich so aufeinander abzustimmen, dass es nicht zu Überlasten kommt, bzw. die Tests im Rahmen der verfügbaren Leistung bleiben.